龚士彬，谢冬冬，武志鹏，宗明成

(1.中国科学院微电子研究所，北京 100029；2.中国科学院大学，北京 100049； 3.中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室，北京 100029)

0 引言

光刻机是集成电路生产制造过程中的关键设备之一。提高光刻机曝光分辨率通常有两种方式——缩短光源波长λ和增大数值孔径NA，但同时会造成镜头的焦深范围变小[1]。在20/14 nm节点，关键光刻层的焦深已经只有60 nm左右，曝光时的对焦精度必须控制在10 nm以下[2]。为保证不离焦，光刻机在测量位置测量晶圆表面形貌，在曝光位置调整其曝光时的姿态[3]。

光刻机利用调焦调平传感器测量晶圆高度，主流厂商都采用了基于光学三角法的测量技术[4]。ASML公司的调焦调平传感器采用了归一化分时差分测量方法，将一组差分形式的测量光斑由光弹调制器分时成像在光电探测器上[5-7]。计算机根据测量结果计算出晶圆高度，绘制出晶圆表面的形貌图。国内研究机构和SMEE公司的光刻机均采用VME控制系统控制调焦调平传感器实现硅片形貌的测量和对焦控制。上述的调焦调平实现方法存在2个导致同步性差的因素：在分时差分测量方法中，前后两次所采数据实际对应晶圆上的不同位置，从而产生时延误差；操作系统的任务调度存在延时，造成测量的晶圆形貌与实际的晶圆形貌存在偏移。

针对分时差分测量的缺点，本文提出一种基于空间分光的调焦调平传感器同步光电探测系统。本探测系统采用多通道同步采集方法进行光电转换，解决分时采集造成的时延误差；……